немедленного выхода из операторов цикла WHILE, FOR и DO.
Проваливание сквозь случаи имеет как свои достоинства,
так и недостатки. К положительным качествам можно отнести
то, что оно позволяет связать несколько случаев с одним дей-
ствием, как было с пробелом, табуляцией и новой строкой в
нашем примере. Но в то же время оно обычно приводит к необ-
ходимости заканчивать каждый случай оператором BREAK, чтобы
избежать перехода к следующему случаю. Проваливание с одного
случая на другой обычно бывает неустойчивым, так как оно
склонно к расщеплению при модификации программы. За исключе-
нием, когда одному вычислению соответствуют несколько меток,
проваливание следует использовать умеренно.
Заведите привычку ставить оператор BREAK после последне-
го случая (в данном примере после DEFAULT), даже если это не
является логически необходимым. В один прекрасный день, ког-
да вы добавите в конец еще один случай, эта маленькая мера
предосторожности избавит вас от неприятностей.
Упражнение 3-1
--------------
Напишите программу для функции EXPAND(S, T), которая ко-
пирует строку S в т, заменяя при этом символы табуляции и
новой строки на видимые условные последовательности, как \N
и \т. используйте переключатель.
3.5. Циклы - WHILE и FOR
Мы уже сталкивались с операторами цикла WHILE и FOR. В
конструкции
WHILE (выражение)
оператор
вычисляется выражение. Если его значение отлично от нуля, то
выполняется оператор и выражение вычисляется снова. Этот
цикл продолжается до тех пор, пока значение выражения не
станет нулем, после чего выполнение программы продолжается с
места после оператора.
Оператор
FOR (выражение 1; выражение 2; выражение 3)
оператор
эквивалентен последовательности
выражение 1;
WHILE (выражение 2) {
оператор
выражение 3;
}
Грамматически все три компонента в FOR являются выражениями.
наиболее распространенным является случай, когда выражение 1
и выражение 3 являются присваиваниями или обращениями к фун-
кциям, а выражение 2 - условным выражением. любая из трех
частей может быть опущена, хотя точки с запятой при этом
должны оставаться. Если отсутствует выражение 1 или выраже-
ние 3, то оно просто выпадает из расширения. Если же отсутс-
твует проверка, выражение 2, то считается, как будто оно
всегда истинно, так что
FOR (;;) {
...
}
является бесконечным циклом, о котором предполагается, что
он будет прерван другими средствами (такими как BREAK или
RETURN).
Использовать ли WHILE или FOR - это, в основном дело
вкуса. Например в
WHILE ((C = GETCHAR())
== ' ' \!\! C == '\N' \!\! C == '\T')
; /* SKIP WHITE SPACE CHARACTERS */
нет ни инициализации, ни реинициализации, так что цикл WHILе
выглядит самым естественным.
Цикл FOR, очевидно, предпочтительнее там, где имеется
простая инициализация и реинициализация, поскольку при этом
управляющие циклом операторы наглядным образом оказываются
вместе в начале цикла. Это наиболее очевидно в конструкции
FOR (I = 0; I < N; I++)
которая является идиомой языка "C" для обработки первых N
элементов массива, аналогичной оператору цикла DO в фортране
и PL/1. Аналогия, однако, не полная, так как границы цикла
могут быть изменены внутри цикла, а управляющая переменная
сохраняет свое значение после выхода из цикла, какова бы ни
была причина этого выхода. Поскольку компонентами FOR могут
быть произвольные выражения, они не ограничиваются только
арифметическими прогрессиями. Тем не менее является плохим
стилем включать в FOR вычисления, которые не относятся к уп-
равлению циклом, лучше поместить их в управляемые циклом
операторы.
В качестве большего по размеру примера приведем другой
вариант функции ATOI, преобразующей строку в ее численный
эквивалент. Этот вариант является более общим; он допускает
присутствие в начале символов пустых промежутков и знака +
или -. (В главе 4 приведена функция ATOF, которая выполняет
то же самое преобразование для чисел с плавающей точкой).
Общая схема программы отражает форму поступающих данных:
- пропустить пустой промежуток, если он имеется
- извлечь знак, если он имеется
- извлечь целую часть и преобразовать ее
Каждый шаг выполняет свою часть работы и оставляет все в
подготовленном состоянии для следующей части. Весь процесс
заканчивается на первом символе, который не может быть
частью числа.
ATOI(S) /* CONVERT S TO INTEGER */
CHAR S[];
{
INT I, N, SIGN;
FOR(I=0;S[I]==' ' \!\!
S[I]=='\N' \!\! S[I]=='\T';I++)
; /* SKIP WHITE SPACE */
SIGN = 1;
IF(S[I] == '+' \!\! S[I] == '-') /* SIGN */
SIGN = (S[I++]=='+') ? 1 : - 1;
FOR( N = 0; S[I] >= '0' && S[I] <= '9'; I++)
N = 10 * N + S[I] - '0';
RETURN(SIGN * N);
}
Преимущества централизации управления циклом становятся
еще более очевидными, когда имеется несколько вложенных цик-
лов. Следующая функция сортирует массив целых чисел по мето-
ду шелла. основная идея сортировки по шеллу заключается в
том, что сначала сравниваются удаленные элементы, а не смеж-
ные, как в обычном методе сортировки. Это приводит к быстро-
му устранению большой части неупорядоченности и сокращает
последующую работу. Интервал между элементами постепенно
сокращается до единицы, когда сортировка фактически превра-
щается в метод перестановки соседних элементов.
SHELL(V, N) /* SORT V[0]...V[N-1]
INTO INCREASING ORDER */
INT V[], N;
{
INT GAP, I, J, TEMP;
FOR (GAP = N/2; GAP > 0; GAP /= 2)
FOR (I = GAP; I < N; I++)
FOR (J=I-GAP; J>=0 && V[J]>V[J+GAP]; J-=GAP) {
TEMP = V[J];
V[J] = V[J+GAP];
V[J+GAP] = TEMP;
}
}
Здесь имеются три вложенных цикла. Самый внешний цикл управ-
ляет интервалом между сравниваемыми элементами, уменьшая его
от N/2 вдвое при каждом проходе, пока он не станет равным
нулю. Средний цикл сравнивает каждую пару элементов, разде-
ленных на величину интервала; самый внутренний цикл перес-
тавляет любую неупорядоченную пару. Так как интервал в конце
концов сводится к единице, все элементы в результате упоря-
дочиваются правильно. Отметим, что в силу общности конструк-
ции FOR внешний цикл укладывается в ту же самую форму, что и
остальные, хотя он и не является арифметической прогрессией.
Последней операцией языка "C" является запятая ",", ко-
торая чаще всего используется в операторе FOR. Два выраже-
ния, разделенные запятой, вычисляются слева направо, причем
типом и значением результата являются тип и значение правого
операнда. Таким образом, в различные части оператора FOR
можно включить несколько выражений, например, для параллель-
ного изменения двух индексов. Это иллюстрируется функцией
REVERSE(S), которая располагает строку S в обратном порядке
на том же месте.
REVERSE(S) /* REVERSE STRING S IN PLACE */
CHAR S[];
{
INT C, I, J;
FOR(I = 0, J = STRLEN(S) - 1; I < J; I++, J--) {
C = S[I];
S[I] = S[J];
S[J] = C;
}
}
Запятые, которые разделяют аргументы функций, переменные в
описаниях и т.д., не имеют отношения к операции запятая и не
обеспечивают вычислений слева направо.
Упражнение 3-2
---------------
Составьте программу для функции EXPAND(S1,S2), которая
расширяет сокращенные обозначения вида а-Z из строки S1 в
эквивалентный полный список авс...XYZ в S2. Допускаются сок-
ращения для строчных и прописных букв и цифр. Будьте готовы
иметь дело со случаями типа а-в-с, а-Z0-9 и -а-Z. (Полезное
соглашение состоит в том, что символ -, стоящий в начале или
конце, воспринимается буквально).
3.6. Цикл DO - WHILE
Как уже отмечалось в главе 1, циклы WHILE и FOR обладают
тем приятным свойством, что в них проверка окончания осущес-
твляется в начале, а не в конце цикла. Третий оператор цикла
языка "C", DO-WHILE, проверяет условие окончания в конце,
после каждого прохода через тело цикла; тело цикла всегда
выполняется по крайней мере один раз. Синтаксис этого опера-
тора имеет вид:
DO
оператор
WHILE (выражение)
Сначала выполняется оператор, затем вычисляется выражение.
Если оно истинно, то оператор выполняется снова и т.д. Если
выражение становится ложным, цикл заканчивается.
Как и можно было ожидать, цикл DO-WHILE используется
значительно реже, чем WHILE и FOR, составляя примерно пять
процентов от всех циклов. Тем не менее, иногда он оказывает-
ся полезным, как, например, в следующей функции ITOA, кото-
рая преобразует число в символьную строку (обратная функции
ATOI). Эта задача оказывается несколько более сложной, чем
может показаться сначала. Дело в том, что простые методы вы-
деления цифр генерируют их в неправильном порядке. Мы пред-
почли получить строку в обратном порядке, а затем обратить
ее.
ITOA(N,S) /*CONVERT N TO CHARACTERS IN S */
CHAR S[];
INT N;
{
INT I, SIGN;
IF ((SIGN = N) < 0) /* RECORD SIGN */
N = -N; /* MAKE N POSITIVE */
I = 0;
DO { /* GENERATE DIGITS IN REVERSE ORDER */
S[I++] = N % 10 + '0';/* GET NEXT DIGIT */
} WHILE ((N /=10) > 0); /* DELETE IT */
IF (SIGN < 0)
S[I++] = '-'
S[I] = '\0';
REVERSE(S);
}
Цикл DO-WHILE здесь необходим, или по крайней мере удобен,
поскольку, каково бы ни было значение N, массив S должен со-
держать хотя бы один символ. Мы заключили в фигурные скобки
один оператор, составляющий тело DO-WHILе, хотя это и не
обязательно, для того, чтобы торопливый читатель не принял
часть WHILE за начало оператора цикла WHILE.
Упражнение 3-3
--------------
При представлении чисел в двоичном дополнительном коде
наш вариант ITOA не справляется с наибольшим отрицательным
числом, т.е. Со значением N рAвным -2 в степени м-1, где м -
размер слова. объясните почему. Измените программу так, что-
бы она правильно печатала это значение на любой машине.
Упражнение 3-4
--------------
Напишите аналогичную функцию ITOB(N,S), которая преобра-
зует целое без знака N в его двоичное символьное представле-
ние в S. Запрограммируйте функцию ITOH, которая преобразует
целое в шестнадцатеричное представление.
Упражнение 3-5
---------------
Напишите вариант Iтоа, который имеет три, а не два аргу-
мента. Третий аргумент - минимальная ширина поля; преобразо-
ванное число должно, если это необходимо, дополняться слева
пробелами, так чтобы оно имело достаточную ширину.
3.7. Оператор BREAK
Иногда бывает удобным иметь возможность управлять выхо-
дом из цикла иначе, чем проверкой условия в начале или в
конце. Оператор BRеак позволяет выйти из операторов FOR,
WHILE и DO до окончания цикла точно так же, как и из перек-
лючателя. Оператор BRеак приводит к немедленному выходу из
самого внутреннего охватывающего его цикла (или переключате-
ля).
Следующая программа удаляет хвостовые пробелы и табуля-
ции из конца каждой строки файла ввода. Она использует опе-
ратор BRеак для выхода из цикла, когда найден крайний правый
отличный от пробела и табуляции символ.
#DEFINE MAXLINE 1000
MAIN() /* REMOVE TRAILING BLANKS AND TABS */
{
INT N;
CHAR LINE[MAXLINE];
WHILE ((N = GETLINE(LINE,MAXLINE)) > 0) {
WHILE (--N >= 0)
IF (LINE[N] != ' ' && LINE[N] != '\T'
&& LINE[N] != '\N')
BREAK;
LINE[N+1] = '\0';
PRINTF("%S\N",LINE);
}
}
Функция GETLINE возвращает длину строки. Внутренний цикл
начинается с последнего символа LINE (напомним, что --N
уменьшает N до использования его значения) и движется в об-
ратном направлении в поиске первого символа , который отли-
чен от пробела, табуляции или новой строки. Цикл прерывает-
ся, когда либо найден такой символ, либо N становится отри-
цательным (т.е., когда просмотрена вся строка). Советуем вам
убедиться, что такое поведение правильно и в том случае,
когда строка состоит только из символов пустых промежутков.
В качестве альтернативы к BRеак можно ввести проверку в
